Сепаратор Советский патент 1992 года по МПК B01D19/00 

Изобретение касается добычи и переработки нефти и газа и относится к устройствам разделения газонефтяных смесей.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации газожидкостных потоков. Это приводит к сокращению потерь углеводородов при сепарации нефти с газовым фактором нефти до 5000 м3/м3. Цель достигается тем, что сепаратор, включающий трубы-секции, расположенные в одной вертикальной плоскости и содержащие среднюю секцию, снабженную с одной стороны подводящим газожидкостную смесь патрубком и закрепленным в секции

сепарирующим элементом, верхнюю секцию с патрубком отвода газа и нижнюю секцию с патрубком отвода жидкости. Средняя секция снабжена дополнительным подводящим патрубком, расположенным с противоположной стороны секции по отношению к подводящему смесь патрубку, сепарирующий элемент выполнен в виде плоского поперечного экрана с симметрично установленными на нем с противоположных сторон полыми цилиндрами, которые закреплены в средней секции соосно ей, а экран закреплен в верхней и нижней секциях в плоскости их оси и перпендикулярно оси средней секции.

Конструктивно решение сепаратора в виде труб-секций, расположенных в одной вертикальной плоскости, с установкой верхней и нижней секций на средней секции вертикально и соосно, установка дополнительного патрубка на свободном конце горизонтальной средней секции, а также новое конструктивное решение сепарирующего элемента из таких элементов, как плоский поперечный экран и полые цилиндры, их взаимное расположение и крепление позволяют производить сепарацию нефтегазовых смеси при газовом факторе до 5000 м3/м3 при нормальных потерях углеводородов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан продольный разрез сепаратора.

v

Ё

XI

о

00

ю го

Сепаратор включает среднюю секцию 1 с входным патрубком 2 и сепарирующим элементом 3, верхнюю секцию 4 с патрубком отвода газа 5, нижнюю секцию 6 с патрубком отвода жидкости 7, второй входной парубок 8 на средней секции 1, плоский поперечный экран 9 и полые цилиндры 10 и 11, из которых состоит элемент 3, а также узлы крепления 12 стаканов в средней секции.

Элементы сепаратора закрепляются посредством электросварки.

В горизонтальную среднюю секцию 1 врезаны верхняя 4 и нижняя 6 секции таким образом, что они расположены вертикально и соосно. В их пересечении соосно средней секции установлен элемент 3. Плоский поперечный экран 9 элемента 3 закрепляется в нижней 6 и верхней 4 секциях соосно им и перпендикулярно оси средней секции 1, Полые цилиндрические стаканы 10 и 11 симметрично устанавливаются с противоположных сторон поперечного экрана 9 и закрепляются в средней секции соосно ей при помощи узлов крепления 12.

Диаметры труб секции выбраны равными

Di D2 Оз;

Di - диаметр трубы средней секции, м;

D2 - диаметр трубы верхней секции, м;

Оз - диаметр трубы нижней секции, м.

Диаметры полых цилиндров равны и меньше диаметра средней секции.

, где d - диаметр полых цилиндров, м.

Остальные размеры сепаратора определяются расчетом в зависимости от нагрузок по жидкости и газу на сепаратор и газового фактора сепарируемой нефти. Экспериментальным путем установлено, что f. г

где f-площадь поперечного сечения полого цилиндра,м ;

FI - площадь проходного сечения средней секции, м ,

Сепаратор работает следующим образом. Газожидкостная смесь из системы сбора нефти поступает во входные патрубки 2 и 8 сепаратора. Скорость входа газожидкостной смеси в сепаратор достигает 50 м/сек., а структура течения потока является дисперснокольцевой. Гидродинамические процессы в левой и правой частях сепаратора будут симметричными. Газожидкостная смесь из подводящего нефтепровода через делитель потока (на фиг.1 и 2 не показаны) попадает во входные патрубки 2, 8 и далее в полые цилиндры 10, 11. В полости цилин0,20 -р- 0,80,

дров происходит гашение кинетической энергии потоков за счет гидродинамического удара на отбойнике 9 и последующего разворота потока на 180°. Вследствие чего

поток расслаивается на газ и жидкость. Жидкость распределяется по внутренней поверхности полого цилиндра, затем перераспределяется на его нижнюю образующую и стекает в среднюю секцию. Затем,

двигаясь по нижней образующей средней секции, жидкость попадает в нижнюю секцию. Через выходной патрубок 7 жидкость выходит из сепаратора в линию и на вторую ступень сепарации (на чертеже не показаны). Регулирующим устройством (на чертеже не показано) после выходного патрубка 7 поддерживается уровень жидкости в сепараторе для предотвращения проскакивания газа в нефтяную линию, Газ из полых цилиндров 10, 11 выходит кольцевыми потоками, отражается от торцевых поверхностей средней секции 4 по кольцевому пространству между полыми цилиндрами и стенкой средней секции, попадает в центральную часть

сепаратора, где он устремляется в полость верхней секции 4 и оттуда через выходной патрубок 5 уходит в газопровод и далее в газосепаратор (на чертеже не показаны) на доочистку. Прямоугольная часть отбойника

9, выступающая за обечайку полых цилиндров, разделяет встречающиеся потоки газа в центральной части сепаратора, способствует их стабилизации и отбивает увлекаемые ими капли жидкости вниз.

Форма сепаратора в виде труб-секций, расположенных в одной вертикальной плоскости, включающий среднюю секцию с двумя входными патрубками и сепарирующим элементом, верхнюю с газовым и нижнюю с

жидкостным выходными патрубками, закрепление верхней и нижней секции на средней вертикально и соосно, конструктивное решение элемента в виде плоского поперечного экрана с симметрично установленными на нем с противоположных сторон полыми цилиндрами, которые закреплены в средней секции соосно ей, закрепление экрана в верхней и нижней секциях в плоскости их оси, позволяет сократить

металлоемкость сепараторов и увеличить их производительность по жидкости и газу при сепарации нефтей с высоким газовым содержанием (до 0,995) с сохранением качества сепарации, соответствующего

нормативным требованиям.

В лабораторных условиях проведены испытания модели устройства. В результате исследований выявлены оптимальные соотношения геометрии устройства.

Сепаратор позволяет производить качественно новую операцию - сепарацию нефтегазовой смеси нефти с газовым фактором до 5000 м3/м3 и со скоростью движения смеси на входе в аппарат до 50 м/сек.

Результаты исследований показали, что технологические потери нефти с применением предлагаемого устройства снижаются на 0,1%.

Таким образом, испытания модели показали высокую эффективность сепарации предлагаемого устройства при газовом факторе 5000 м3/м и скорости смеси на входе в аппарат до 50 м/сек.

Заявленный сепаратор позволит эффективно производить сепарацию нефтей с высоким газовым фактором на месторожде- нях с подгазовыми зонами, что является очень важным, так как около 20% нефти Западной Сибири в 13 пятилетке будет добыто из таких месторождений.

Формула изобретения Сепаратор, включающий трубы-секции, расположенные в одной вертикальной плоскости и содержащие среднюю секцию,

снабженную подводящим газожидкостную смесь патрубком и закрепленным в секции сепарирующим элементом, верхнюю секцию с патрубком отвода газа и нижнюю секцию с патрубком отвода жидкости, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности сепарации газожидкостных потоков, средняя секция снабжена дополнительным подводящим патрубком, расположенным с противоположной стороны

секции по отношению к подводящему смесь патрубку, сепарирующий элемент выполнен в виде плоского поперечного экрана с симметрично установленными на нем с противоположных сторон полыми цилиндрами,

которые закреплены в средней секции соос- но ей, а экран закреплен в верхней и нижней секциях в плоскости их оси и перпендикулярно оси средней секции.

Сущность изобретения, устройство предназначено для разделения газонефтяных смесей. Сепаратор содержит трубы-секции, расположенные в вертикальной плоскости. Средняя секция снабжена подводящим газожидкостную смесь патрубком и сепарирующим элементом. Кроме того, она снабжена дополнительным подводящим патрубком, расположенным с противоположной стороны по отношению к подводящему смесь патрубку. Сепарирующий элемент выполнен в виде плоского поперечного экрана с симметрично установленными на нем с противоположных сторон полыми цилиндрами. Экран закреплен в верхней и нижней секциях перпендикулярно оси средней секции. 1 ил.

Ч

чг-в

tu